книги из ГПНТБ / Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и установок учеб. пособие

В качестве тягового электродвигателя здесь применен наиболее надеж­ ный и дешевый трехфазный асинхронный электродвигатель с фазным ротором. Орган регулирования скорости тягового электродвигателя состоит из управляемого выпрямителя УВ, выпрямляющего ток ротора, и ведомого сетью инвертора И (оба собраны на тиристорах), а также трансформатора Тр, согласующего напряжения роторной и статорной цепей электродвигателя. Управление выпрямителем и инвертором осуществляется изменением угла отпирания тиристоров с помощью блоков управления БУВ и БУИ.

Регулирование скорости тягового электродвигателя выполняется введением в цепь ротора дополнительной противо-э. д. с. Энергия сколь­ жения, возникающая в роторной цепи при регулировании скорости вниз от номинальной, возвращается в сеть по цепи — выпрямитель, инвертор и согласующий трансформатор.

Ц е н т р а л и з о в а н н о е п и т а н и е м о б и л ь н ы х м а ­ ш и н с о г р а н и ч е н н ы м р а д и у с о м д е й с т в и я обычно осуществляется непосредственно от сети напряжением 380/220 В через гибкий кабель. Примером таких машин может служить э л е к т р и- ч е с к а я с а м о х о д н а я ф р е з а ФС-0,7, которая используется для обработки почвы в парниках и теплицах.

Электрическая фреза представляет собой безрамное одноосное шасси, на котором смонтированы асинхронный короткозамкнутый двигатель мощностью 2,8 кВт, редуктор с муфтой включе­ ния и сменный ротор с рабочими органами. Длина питающего кабеля 75 м.

Схема электропривода фрезы ФС-0,7 представлена на рис. 148. Безопасность работы обеспечивается с помощью защит от обрыва нулевой жилы кабеля и от замыкания на корпус. При обрыве нулевой жилы кабеля катушка Р не получает питание и своими контактами отключает двигатель от сети. При замыкании на корпус срабатывает реле тока Т, разрывая цепь питания катушки магнитного пускателя КЛ. Электродвигатель и кабель отключаются от сети.

Ширина захвата электрофрезы 0,7 м, глубина обработки до 20 см, производительность до 800 м2/ч.

310

В м о б и л ь н ы х м а ш и н а х с а в т о н о м н ы м и с т о ч ­

большей степени удовлетворяет требованиям сельскохозяйственных работ. Вместе с тем, энергетическая установка должна иметь приемле­ мые для установки на машину вес и габариты и обладать высоким коэф­ фициентом полезного действия. Примером таких энергетических уста­

новок могут служить тепловой двигатель-генератор или аккумулятор­ ная батарея.

Двигатель-генераторные установки применяются на мощных маши­ нах большого радиуса действия, например, дизель-электротрактор ДЭТ-250 мощностью 250 л. с. В нем дизельный двигатель вращает генератор постоянного тока, который питает тяговый двигатель посто­ янного тока. Такая схема передачи энергии теплового двигателя на

Рис. 149. Схема электротрансмиссии с высокоскоростными электрическими машинами.

строительных работах показала его преимущества перед тракторами с механической трансмиссией. В частности, его производительность была на 30% выше за счет более полного использования установленной мощности дизеля. Это было достигнуто путем плавного регулирования скорости электродвигателя.

Применение электротрансмиссий на сельскохозяйственных трак­ торах, имеющих меньшую мощность, сдерживается относительно высоким весом электрических машин.

В настоящее время рядом научных и конструкторских учреждений ведутся работы по созданию электрических трансмиссий для сельско­ хозяйственных мобильных машин. Одна из перспективных схем элек­ тротрансмиссии строится на применении высокоскоростных электри­ ческих машин, в которых снижение веса и габаритов достигнуто путем повышения скорости вращения (рис. 149). Здесь тепловой двигатель Д через повышающий редуктор Р вращает высокоскоростной синхронный генератор СГ, который через управляемый тиристорный выпрямитель УВ питает тяговые электродвигатели АП и М2 постоянного тока с после­ довательным возбуждением. Регулирование тяговых двигателей выпол­ няется управляемым выпрямителем с помощью блока управления БУ. Схема допускает неограниченный отбор мощности на переменном токе

311

для питания электродвигателей привода рабочих органов сельскохо­ зяйственных машин.

Если отбор мощности на рабочие органы не является решающим фактором в построении схемы электрифицированной машины, то может быть применена электромеханическая трансмиссия, в которой энергия теплового двигателя передается на ведущие оси двумя парал­ лельными потоками: механическим и электрическим. В этом случае электрические машины выбираются меньшей мощности и их вес и га­ бариты оказываются приемлемыми для установки на мобильные машины.

На рис. 150 показан один из вариантов схемы электромеханической трансмиссии. Механическим путем энергия теплового двигателя Д

циальном механизме осуществляет­ ся суммирование скоростей валов 1 и 2, в результате этого изменяется скорость вращения выходного вала.

А к к у м у л я т о р н о е п и т а н и е является весьма перспек­ тивным источником энергии для мобильных сельскохозяйственных машин. Однако в настоящее время аккумуляторные батареи находят применение только на мобильных машинах ограниченного радиуса действия из-за недостаточной энергоемкости, большого веса и большой стоимости.

Выпускаемые промышленностью электрокары с успехом применя­ ются в сельском хозяйстве для перемещения грузов на складах, живот­ новодческих и птицеводческих фермах, в тепличных и парниковых хозяйствах. На базе электрокара могут быть выполнены машины, осуществляющие работы основного технологического цикла на живот­ новодческих фермах.

Научно-исследовательским и проектно-технологическим институтом механизации и электрификации сельского хозяйства Северо-Запада (НИПТИМЭСХ С-3) разработан и испытан а к к у м у л я т о р н ы й к о р м о р а з д а т ч и к АК-2 для ферм крупного рогатого скота. На рис. 151 показана его технологическая схема. На электрокаре ЭК-2 установлен бункер для кормов 3, на дне которого расположен цепочно­

312

планчатый продольный транспортер 4. Корм подается продольным транспортером на отделяющие битеры 2, которые сбрасывают его па поперечный транспортер 5. Поперечный транспортер загружает

Привод кормораздатчика осуществляется двумя электродвигате­ лями постоянного тока с последовательным возбуждением серии МТ-4: двигателем привода передвижения Ml и двигателем привода рабочих органов М2 (рис. 152).

При переездах от склада кормов до фермы двигатель передвижения Ml управляется контроллером КЛ, который имеет нулевое положение и по три положения «Вперед» и «Назад». В первом положении контрол­ лера осуществляется пуск двига­ теля через пусковое сопротивле­

ние R1, во втором и в третьем положениях двигатель работает на естественных характеристиках при последовательном и параллельном соединении обмоток возбуждения

0В1 и 0В2.

Для равномерной раздачи кор­ ма кормораздатчик должен пере­ двигаться по проходу на малой скорости (1—2 км/ч), отклонение последней от заданной величины должно быть минимальным. Полу­ чить такой режим на мягкой меха­ нической характеристике сериесного двигателя невозможно, по­

этому двигатель передвижения переводится на независимое возбуж­ дение с' питанием якоря пониженным напряжением от части акку­ муляторной, батареи.

Перевод двигателя Ml в режим независимого возбуждения производится нажатием кнопки КнК■ При этом включится кон­ тактор К1, который размыкающим контактом разомкнет цепь питания двигателя, а замыкающими — подключит обмотки возбуж­

создаст магнитный поток. Магнитный поток наведет во вращающемся по инерции якоре э. д. с., величина которой больше напряжения срабатывания контактора К2. Контактор К2 срабатывает и подклю­ чает якорь двигателя Ml к части аккумуляторной батареи. Жесткая механическая характеристика двигателя в режиме независимого воз­ буждения обеспечивает необходимую равномерность движения кормо­

раздатчика.

Управление двигателем привода рабочих органов М2 осуществ­ ляется переключателем /7, который обеспечивает пуск двигателя через сопротивление R2 и работу его на естественных характеристиках

313

с последовательным и параллельным соединением обмоток воз­ буждения ОВЗ и ОВ4. Двигатель М2 устанавливается на бун­ кере кормораздатчика.

19.9.ЭЛЕКТРОПРИВОД РУЧНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ

ИАППАРАТОВ

Всельском хозяйстве широко используются ручные инструменты

иаппараты с электроприводом. Такие инструменты и аппараты при­ меняются в животноводстве (стригальные машинки, аппараты для чистки животных и др.), овощеводстве и садоводстве (электромотыги,

314

электросекаторы, опрыскиватели и др.), в ремонтных мастерских

(электродрели, электрорубанки, электрогайковерты, электрошурупо­ верты и др.).

Электростригальные машинки. Отечественной промышленностью выпускаются стригальные машинки с электроприводом в двух конст­

руктивных исполнениях: с вынесенным электродвигателем и с встроен­ ным электродвигателем.

К числу стригальных машинок с вынесенным электродвигателем относятся машинки типа МСО-77Б. Привод ножей этих машинок осуществляется асинхронным короткозамкнутым двигателем, подве­ шиваемым над рабочим местом, через гибкий вал. Питание электродви-

1 — ротор; 2 — редуктор; 3 — электродвигатель; 4 —рукоятка; 5 — ка­ бель; 6 —шкаф управления.

гателей осуществляется от трехфазной сети напряжением 380/220 В с частотой 50 Гц.

Достоинствами этого типа стригальных машинок является простота конструкции и возможность питания их от сети со стандартными напря­ жением и частотой. Однако электропривод с гибким валом имеет и серьезные недостатки: быстрый износ гибкого вала; возникновение на корпусе машинки реактивного момента, который создает дополнитель­ ную нагрузку на руку стригаля.

Электропривод со встроенным электродвигателем свободен от указанных недостатков. Чтобы уменьшить общий вес такой машинки, используют быстроходные асинхронные двигатели с понижающим ре­ дуктором от вала двигателя к кривошипу. Питание электродвигателя осуществляется от сети с повышенной частотой.

Машинка МС-200 оборудована асинхронным двигателем мощностью 100 Вт, напряжением 36 В, частотой тока 200 Гц и скоростью вращения

315

12 000 об/мин. Весит машинка 1,36 кгс. Диаметр рукоятки, в которую встроен электродвигатель, 51 мм.

Питание машинки осуществляется от асинхронного преобразова­ теля частоты И-75Б, который подключается к сети частотой 50 Гц и напряжением 380/220 В.

Электромотыга ЭМ-12. Применяется для обработки почвы на глу­ бину до 10 см междурядий в парниках и теплицах (рис. 153). В шкаф управления вмонтированы два понижающих трансформатора ОСО-0,25 напряжением 220/36 В, пакетный выключатель и предохранители. Производительность мотыги 100 м2/ч, вес 37,5 кгс.

Электросверлильные машины. Применяются для сверления отвер­ стий в металле при монтажно-сборочных работах.

Все электросверлильные машины состоят из электродвигателя, зубчатой передачи и шпинделя. Техническая характеристика различ­ ных машин приведена в табл. 11.

*Т —трехфазный электродвигатель (50 Гц), П —трехфазный электродвигатель (200 Гц), К —коллекторный электродвигатель.

Электрические ножницы. Электроножницы применяются для реза­ ния листовой стали и других листовых материалов. Например, элект­ роножницы С-424 служат для разрезания листовой стали толщиной до 2,7 мм.

Их устройство показано на рис. 154. При работе электродвигателя 5 две пары цилиндрических шестерен и эксцентриковый валик 4 пре­ образуют вращательное движение электродвигателя в возвратнопоступательное движение ползунка 3. С ползунком жестко соединяется подвижная часть ножниц 2, которая относительно неподвижной части 1 совершает возвратно-поступательное движение.

Двигатель ножниц — универсальный коллекторный, мощностью

316

Ножницы С-440 имеют вес 2,6 кгс и служат для резки металла тол­ щиной до 2 мм.

Выпускаются также электроножницы вырубные С-515, которыми можно вырезать металл из середины листа.

Электрошлифовальные машины. Применяются для очистки и шлифования поверхностей. Привод этих машин осуществляется от электродвигателей переменного тока частотой 50 или 200 Гц. Промыш­ ленностью изготовляется электрошлифовальная машина С-499 с дви­ гателем мощностью 800 Вт.

19.10. ЭЛЕКТРОПРИВОД СТАНОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ РЕМОНТНЫХ МАСТЕРСКИХ

В ремонтно-механических мастерских колхозов, совхозов и отде­ лений «Сельхозтехники» устанавливаются токарные, сверлильные, фрезерные, шлифовальные, строгальные и другие станки специального назначения.

Привод станков, как правило, индивидуальный, поэтому правиль­ ный выбор мощности двигателя является важным и ответственным моментом.

Определение мощности электродвигателей для металлорежущих станков. Необходимая мощность электродвигателя для привода метал­ лорежущих станков определяется по экспериментальным данным и эмпирическим формулам. Она в основном зависит от усилия и скорос­ ти резания, а также режима работы станка и электропривода.

317

Мощность для привода Р определяется по формуле:

Р„рез

(19-32)

где Ярез — мощность резания, кВт; г|сг — к. п. д. станка (для токарных, фрезерных и сверлильных

станков 0,7—0,8, для строгальных и долбежных станков

где Л)св — крутящий момент на сверле; (о — угловая скорость сверла.

М о щ н о с т ь д в и г а т е л я д л я ш л и ф о в а л ь н о г о с т а н к а находят по формуле:

Рк + Рцет

Определение мощности двигателя для строгального станка произво­ дится по мощности, затрачиваемой на строгание. Мощность, затрачи­ ваемая на строгание, рассчитывается по тем же формулам, что и мощ­ ность для токарного станка.

Расчеты усилий, моментов и скоростей резания выполняются по справочной литературе.

Электропривод металлорежущих станков. В зависимости от типа и назначения металлорежущие станки снабжаются одним или несколь­ кими электродвигателями для привода его рабочих органов.

На рис. 155 изображена электрическая схема токарно-винторез­ ного станка 1К62. В нее входят четыре асинхронных короткозамкну­ тых двигателя и аппаратура управления двигателями. Нажатием на

318

кнопку КнП через замыкающие контакты Р1 включается двигатель Ml главного привода, идет рабочий процесс. Двигатель М2 насоса, по­ дающего охлаждающую жидкость, включается пакетным выключателем

В2\ это включение возможно только после включения двигателя Ml. Остановка производится кнопкой КнС.

Для ограничения продолжительности холостого хода двигателя Ml применено реле времени РВ. Когда рукоятка фрикциона находится в среднем положении (шпиндель станка не вращается), она замыкает контакт конечного выключателя В4\ катушка реле времени РВ запиты-

Рис. 155. Схема управления электроприводом токарно-винторезного стан­ ка 1К62.

вается, и через установленную выдержку времени двигатель Ml отклю­ чается.

На фартуке станка установлена рукоятка, поворотом которой закрывается выключатель В5, и двигатель быстрых ходов М4 быстро возвращает суппорт в рабочее положение. При использовании в работе станка гидрофицированных узлов — гидрокопировального суппорта или гидрофицированного зажимного патрона — через штепсельную розетку ШР включается двигатель М3.

Нагрузка двигателей контролируется амперметром, установленным на станке. Амперметр имеет шкалу, разделенную на три части: белую, зеленую и красную. Белая соответствует недогрузке, зеленая нагрузке от 85—100%, красная — перегрузке двигателя.

На рис. 156 изображена электрическая схема плоскошлифовального станка модели 37Ш-1. При работе с электрической плитой ПЭ замы­ кается выключатель блокировки В1 и размыкается выключатель В2. Включением пакетного выключателя ВЗ и выключателя В4 селенового

319